KR20140131736A - 로드 포트 모듈 및 이를 이용한 기판 로딩 방법 - Google Patents

로드 포트 모듈 및 이를 이용한 기판 로딩 방법 Download PDF

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KR20140131736A
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Abstract

로드 포트 모듈 및 이를 구비하는 공정설비에 있어서, 로드 포트 모듈은 기판 적재장치의 도어를 개방하는 오프너를 구비하는 수직 프레임, 수직 프레임의 측면으로부터 외측으로 연장되는 지지용 평판 및 지지용 평판 상에 이동가능하게 배치되고 상면에 기판 적재장치가 탑재되는 이동용 평판(moving plate)을 구비하는 스테이지, 스테이지의 하부에 배치되어 기판 적재 장치가 배치된 이동용 평판 및 오프너를 이동시키는 이송유닛을 구비하는 구동부, 스테이지의 상부에 배치되어 이송유닛의 이송환경을 감시하는 안전 센서(safety sensor) 및 상기 이송유닛과 연결되어 상기 이동용 평판의 이동시 자동으로 상기 안전 센서로부터 이물질을 제거하여 상기 안전 센서의 오작동을 방지하는 안전 센서 정화기(safety unit cleaner)를 포함한다. 스테이지 상에 분포된 이물질이나 파티클을 구동부의 구동과 동시에 자동으로 제거할 수 있다.

Description

로드 포트 모듈 및 이를 이용한 기판 로딩 방법 {load port module and method of loading a substrate into a process chamber using the same}
본 발명은 로드 포트 모듈 및 이를 이용한 기판 로딩방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 소자 제조용 로드 포트 및 이를 이용하여 웨이퍼를 공정챔버로 로딩하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위한 공정은 순차적으로 진행되는 다양한 단위공정을 통하여 수행되며 웨이퍼와 같은 반도체 기판은 단위공정을 수행하기 위한 공정설비들 사이에서 이송된다.
반도체 제조에 요구되는 높은 청정도를 유지하고 이송단계에서의 기판 오염을 방지하기 위해 단위 공정 설비로의 기판 공급은 외부와 밀폐되는 웨이퍼 카세트와 로드 포트 모듈을 통하여 수행된다. 전방 개방형 일체식 용기(front opening unified pod, FOUP, 이하 풉)와 같은 웨이퍼 카세트는 외부와 밀폐되는 내부공간에 다수의 기판을 적재하여 단위 공정 설비들 사이에서 기판을 이동한다. 각 단위 공정설비로 전송된 웨이퍼 카세트는 상기 공정설비의 일측에 배치된 로드 포트 모듈의 상면에 안착되고 상기 내부공간을 외부와 밀폐시키면서 웨이퍼 카세트 도어를 개방한다. 이에 따라, 공정대상 기판은 외부환경으로부터의 오염이 방지되면서 단위 공정 설비 사이를 이동할 수 있다.
일반적으로 풉이 로드 포트 모듈의 상면에 안착될 때 풉의 배면과 로드 포트 상면의 충돌에 의해 다양한 파티클이 발생한다. 상기 파티클들은 로드 포트 모듈의 상면의 다양한 위치에 분포할 수 있는데 특히 풉의 위치와 상태를 검출하는 센서에 의해 이물질로 인식되는 경우 로드 포트 모듈의 작동이 정지되어 공정챔버로의 기판 공급이 중단되는 경우가 빈번하게 발생하고 있다.
로드 포트 모듈의 작동이 정지되면, 작업자가 파티클을 수동으로 센서로부터 제거하고 로드 포트를 재가동하고 있다. 이에 따라, 로드 포트의 운전효율이 떨어지고 상기 로드 포트에 연결된 단위공정 설비의 공정효율이 저하되고 있다.
본 발명의 실시예들은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 작업자의 수작업을 대신하여 자동으로 센서의 오작동을 야기하는 파티클을 제거할 수 있는 로드 포트 모듈을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예들은 상기 로드 포트 모듈을 이용하여 기판을 이송하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 로드 포트 모듈은 가공대상 기판이 적재된 기판 적재장치의 도어를 개방하는 오프너를 구비하는 수직 프레임, 상기 수직 프레임의 측면으로부터 외측으로 연장되는 지지용 평판 및 상기 지지용 평판 상에 이동가능하게 배치되고 상면에 상기 기판 적재장치가 탑재되는 이동용 평판(moving plate)을 구비하는 스테이지, 상기 스테이지의 하부에 배치되어 상기 기판 적재 장치가 배치된 상기 이동용 평판 및 상기 오프너를 이동시키는 이송유닛을 구비하는 구동부, 상기 스테이지의 상부에 배치되어 상기 이송유닛의 이송환경을 감시하는 안전 센서(safety sensor), 및 상기 이송유닛과 연결되어 상기 이동용 평판의 이동시 자동으로 상기 안전 센서로부터 이물질을 제거하여 상기 안전 센서의 오작동을 방지하는 안전 센서 정화기(safety unit cleaner)를 포함한다.
일실시예로서, 상기 안전 센서는 광신호의 전송여부에 따라 상기 이송유닛에 대한 이송정지 신호를 생성하는 광학 센서(optical sensor)를 포함하고, 상기 이송유닛은 압축공기(compressed air)에 의해 선형 이동하는 공압 작동기(pneumatic actuator)를 포함한다.
일실시예로서, 상기 안전 센서 정화기는 상기 공압 작동기로부터 배출되는 상기 압축공기를 안내하는 안내 튜브 및 상기 안내 튜브의 단부에 배치되어 상기 안전센서로 상기 압축공기를 분사하는 분사노즐을 포함한다.
일실시예로서, 상기 광학 센서는 상기 이동용 평판의 제1 측부에 대응하는 상기 지지용 평판 상에 배치되어 제1 광신호를 생성하는 제1 발광부, 상기 제1 측부에 대응하는 상기 이동용 평판의 제2 측부에 대응하는 상기 지지용 평판 상에 배치되어 제2 광신호를 생성하는 제2 발광부, 상기 제1 발광부와 대응하도록 상기 수직 프레임 상에 배치되어 상기 제1 광신호가 직접 도달하는 수광부 및 상기 제2 발광부 및 상기 수광부와 대응하도록 상기 수직 프레임 상에 배치되어 상기 제2 광신호를 상기 수광부로 반사하는 반사경을 포함하고, 상기 분사노즐은 상기 제1 발광부 및 제2 발광부를 향하여 상기 압축공기를 분사하는 제1 및 제2 하부노즐을 포함한다.
일실시예로서, 상기 공압 작동기는 상기 압축공기가 출입하는 내부공간을 갖는 실린더, 상기 실린더의 내부에 배치되어 상기 실린더를 따라 이동하는 피스톤 및 상기 피스톤의 일측면에 상기 실린더의 외부로 연장하도록 연결된 피스톤 로드를 구비하고, 상기 안내튜브는 상기 실린더와 연결되어 상기 내부공간으로부터 배출되는 압축공기가 유동하는 몸체튜브, 상기 몸체튜브로부터 분기되어 상기 제1 및 제2 하부 노즐과 각각 연결되는 제1 및 제2 분기튜브를 포함한다.
일실시예로서, 상기 분사노즐은 상기 수광부를 향하여 상기 압축공기를 분사하는 제1 상부 노즐 및 상기 반사경을 향하여 상기 압축공기를 분사하는 제2 상부노즐을 포함하고, 상기 안내튜브는 상기 몸체튜브로부터 분기되어 상기 제1 및 제2 상부 노즐과 각각 연결되는 제3 및 제4 분기튜브를 포함한다.
일실시예로서, 상기 공압 작동기는 상기 피스톤에 의해 상기 내부공간이 제1 및 제2 공간으로 분리되고 상기 제1 및 제2 공간으로 상기 압축공기가 각각 개별적으로 공급되고 배출되는 복동 실린더 구조(double-acting cylinder structure)를 갖는다.
일실시예로서, 상기 구동부는 상기 제1 및 제2 공간으로 상기 압축공기를 선택적으로 공급하는 솔레노이드 밸브를 포함한다.
일실시예로서, 상기 이송유닛은 상기 기판 적재 장치가 상기 오프너와 결합하도록 상기 이동용 평판을 이송시키는 제1 이송기 및 상기 수직 프레임의 길이방향을 따라 상기 오프너를 이송시켜 상기 도어를 선택적으로 개폐하는 제2 이송기를 포함한다.
일실시예로서, 상기 구동부는 상기 제1 이송기, 상기 제2 이송기 및 상기 안전 센서와 연결되어 상기 안전 센서에 의해 검출된 이송 정지신호(transfer interrupt signal)에 따라 상기 이동용 평판 및 상기 오프너의 이동을 제어하는 제어유닛을 더 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의하면 상기 로드 포트 모듈을 이용하여 공정대상 기판을 공정챔버로 로딩하는 방법이 개시된다. 오프너를 구비하는 수직 프레임의 측면으로부터 외측으로 연장된 지지용 평판 상에 이동가능하게 배치된 이동용 평판의 상면에 가공대상 기판이 적재된 기판 적재 장치를 탑재시킨다. 이어서, 상기 지지용 평판의 상면에서 상기 수직 프레임을 향하여 상기 이동용 평판을 이동시켜 상기 기판 적재 장치의 도어와 상기 오프너를 결합하고 상기 지지용 평판의 상부에 배치되어 정상구동 조건을 검출하는 안전 센서로부터 이물질을 제거한다.
이때, 상기 안전 센서로부터 이물질을 제거하는 단계 및 상기 이동용 평판을 이동시키는 단계는 동시에 수행된다.
일실시예로서, 상기 이동용 평판을 이동시키는 단계는 공압용 작동기(pneumatic actuator)에 의해 수행되고 상기 안전 센서로부터 이물질을 제거하는 단계는 상기 공압용 작동기로부터 배출되는 압축공기를 분사하여 수행된다.
일실시예로서, 상기 안전 센서는 상기 지지용 평판 상에 배치되어 광신호를 생성하는 발광부 및 상기 수직 프레임에 상에 배치되어 상기 광신호를 수신하는 수광부를 포함하고 상기 압축공기는 상기 발광부 및 수광부의 적어도 하나를 향하여 분사된다.
일실시예로서, 상기 도어와 결합된 상기 오프너를 상기 수직 프레임의 길이방향을 따라 이동시켜 상기 기판 적재 장치를 개방한 후 기판 적재 장치로부터 상기 기판을 반출한다. 반출된 상기 기판을 상기 수직 프레임의 내측에 배치된 공정 챔버로 로딩한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 로드 포트 모듈에 탑재된 기판 적재 장치가 이송되는 동안 자동으로 스테이지 상부에 배치된 안전센서의 이물질이나 파티클을 제거할 수 있다.
이에 따라, 스테이지 상에 분포하는 이물질에 의해 상기 기판 적재 장치와 인터페이스 모듈의 결합이나 분리가 중단되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 기판 적재장치가 로드 포트 모듈에 탑재되는 과정에서 발생되는 파티클이 스테이지의 상면에 분포하더라도, 이송유닛이 구동되는 동안 자동으로 상기 파티클을 제거할 수 있으므로 상기 파티클에 의한 상기 기판 적재 장치의 구동이 중단되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 공정설비의 가동효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 기판 처리장치용 로드 포트 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 로드 포트 모듈의 정면도이다.
도 2b는 도 1에 도시된 로드 포트 모듈의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로트 포트 모듈에 탑재되는 기판 적재 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 로드 포트 모듈의 구동부를 상세하게 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 상기 이동용 평판을 이송하는 제1 이송기를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6은 도 3에 도시된 안전센서 정화기의 안내 튜브를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 로드 포트 모듈을 구비하는 공정설비를 나타내는 구성도이다.
도 8은 도 1 내지 도 3에 도시된 로드 포트 모듈을 이용하여 도 7에 도시된 공정설비에 공정대상 기판을 로딩하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
로드 포트 모듈
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 기판 처리장치용 로드 포트 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 2a는 도 1에 도시된 로드 포트 모듈의 정면도이며 도 2b는 도 1에 도시된 로드 포트 모듈의 측면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 로트 포트 모듈에 탑재되는 기판 적재 장치를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 로드 포트 모듈의 구동부를 상세하게 나타내는 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 로드 포트 모듈(1000)은 가공대상 기판(미도시)이 적재된 기판 적재장치(10)의 도어(12)를 개방하는 오프너(120)를 구비하는 수직 프레임(100), 상기 수직 프레임(100)의 측면으로부터 외측으로 연장되는 지지용 평판(210) 및 상기 지지용 평판(210) 상에 이동가능하게 배치되고 상면에 상기 기판 적재장치(10)가 탑재되는 이동용 평판(moving plate, 220)을 구비하는 스테이지(200), 상기 스테이지(200)의 하부에 배치되어 상기 기판 적재 장치(10)가 배치된 상기 이동용 평판(220) 및 상기 오프너(120)를 이동시키는 이송유닛(310)을 구비하는 구동부(300), 상기 스테이지(200)의 상부에 배치되어 상기 이송유닛(310)의 이송환경을 감시하는 안전 센서(safety sensor, 400), 및 상기 이송유닛(310)과 연결되어 상기 이동용 평판(220)의 이동시 자동으로 상기 안전 센서(400)로부터 이물질을 제거하여 상기 안전 센서(400)의 오작동을 방지하는 안전 센서 정화기(safety unit cleaner, 500)를 포함한다.
일실시예로서, 상기 수직 프레임(100)은 예정된 공정이 수행되는 공정챔버(미도시)로 상기 기판을 로딩하기 위한 예비 챔버(미도시)의 일측벽을 구성하고 상기 기판 적재 장치(10)의 도어(11)가 배치된 측부가 삽입되는 개구(111)를 구비하는 전방 측벽(110)와 상기 개구(111)에 삽입된 기판 적재 장치(10)의 도어와 결합하는 오프너(120)를 구비한다.
상기 예비 챔버(미도시)는 EEFM(equipment front end module)과 같이 로봇 암과 같은 기판 이송수단을 구비하고 일정한 청정도를 갖는 인터페이스 모듈(interface module)을 포함한다. 상기 EEFM은 상기 수직 프레임(100) 및 상기 수직 프레임(100)과 대면하도록 배치된 상기 공정챔버의 측벽에 의해 한정된다. 이에 따라, 상기 수직 프레임(100)의 개구(111)에 삽입된 기판 적재 장치(10)로부터 반출된 기판은 상기 로드 락 챔버의 내부에 배치된 로봇 암을 통하여 공정챔버로 로딩된다.
상기 기판 적재 장치(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 내부공간에 공정대상 기판을 적재할 수 있는 다수의 슬롯(11)이 구비되고 일측은 개방되어 도어(12)에 의해 선택적으로 개폐되는 개방형 웨이퍼 카세트를 포함한다. 예를 들면, 상기 기판 적재장치(10)로서 전방 개방형 일체식 용기(front opening unified pod, FOUP(풉))를 이용할 수 있다. 상기 도어(12)는 개방된 일측부에 삽입되어 상기 기판 적재장치(10)의 내부를 외부와 밀폐시키고 상기 오프너(120)와 결합할 수 있는 다수의 홈(12a, 12b)이 배치된다.
상기 오프너(120)는 상기 개구(111)에 대응하는 형상을 갖도록 배치되어 상기 예비 챔버의 내부를 기판 적재장치(10)가 배치된 외부환경과 분리시킨다. 오프너(120)의 외측면에는 상기 도어(12)의 제1 홈(12a)에 삽입되어 상기 도어(12)와 오프너(120)를 결합하는 래치 키(latch key, 121) 및 제2 홈(12b)과 삽입되어 진공압으로 상기 도어(12)를 오프너(120)에 흡착하여 고정하는 흡착패드(122)가 배치된다. 상기 오프너(120)의 내측면에는 상기 수직 프레임(100)의 길이방향을 따라 오프너(120)를 이동할 수 있는 슬라이드 바(slide bar, 미도시)가 연결된다. 상기 슬라이드 바는 후술하는 제2 이송기와 연결되어 상기 도어(12)와 결합된 오프너(120)를 전방 측벽(110)의 하부로 이송시키고 상기 개구(111)를 개방한다. 이때, 상기 도어(12)도 오프너(120)와 함께 이송되어 기판 적재 장치(10)는 예비 챔버인 로드 락 챔버의 내부로 개방된다.
상기 개구(111)의 상부 전방 측벽(110)에는 표시장치(130)가 배치되어 상기 기판 적재장치(10)와 후술하는 스테이지(200) 사이의 정렬불량(misalignment) 및 기판 적재장치(10)와 오프너(120) 사이의 결합불량(ducking failure)에 관한 정보를 표시한다.
상기 스테이지(200)는 상기 개구(111)의 하부에서 상기 전방 측벽(110)의 측면으로부터 외측으로 연장되고 상면에는 상기 기판 적재장치(10) 및 상기 기판 적재장치의 탑재불량을 검출할 수 있는 다양한 검출수단이 배치된다. 따라서, 상기 스테이지(200)는 상기 예비 챔버의 외부에 배치되과 상기 스테이지(200)의 상부에 배치된 기판 적재 장치(10)는 오프너(120)의 외측면에 결합된다.
상기 스테이지(200)는 전방 측벽(110)의 외측면에 고정되는 지지용 평판(210) 및 상기 지지용 평판(210)의 상면에 상기 지지용 평판(210)을 따라 이동가능하게 배치되고 상기 기판 적재장치(10)가 탑재되는 이동용 평판(220)을 구비한다. 따라서, 상기 기판 적재 장치(10)는 상기 이동용 평판(220)의 이동에 의해 이동된다.
예를 들면, 상기 이동용 평판(220)의 상면에는 기판 적재장치(10)를 고정하기 위한 다수의 고정 돌기(221a, 221b, 221c)가 배치되고 상기 기판 적재장치(10)의 배면에는 상기 고정 돌기(221a, 221b, 221c)가 삽입되는 고정 홈(미도시)이 배치될 수 있다.
상기 스테이지(200)의 하부에는 상기 이동용 평판(220) 및 상기 오프너(120)를 이동시키는 이송유닛(310)을 구비하는 구동부(300)가 배치되고 상기 스테이지(200)의 상부에는 상기 이송유닛(310)의 이송환경을 감시하는 안전 센서(safety sensor,400) 및 상기 안전 센서(400)로부터 이물질을 제거하여 안전센서(400)의 오작동을 방지하는 안전 센서 정화기(500)가 배치된다.
상기 구동부(300)는 상기 스테이지(200)의 하부와 상기 전방 측벽(110)의 외측에 배치되고 챔버 하우징(301)에 의해 둘러싸이는 하부 공간에 상기 이송유닛(310)을 포함하는 다양한 구동수단을 포함한다.
일실시예로서, 상기 구동부(300)는 상기 이동용 평판(220) 및 상기 오프너(120)를 이동시키는 이송유닛(310), 상기 이송유닛(310)으로 압축공기를 공급하고 이송유닛으로부터 배출되는 압축공기를 유도하는 공압 조절기(pneumatic regulator, 320), 상기 흡착패드(122)로 진공압을 인가하는 진공압 생성기(330) 및 상기 이송유닛(310), 공압 조절기(320) 및 진공압 생성기(330)와 연결되어 상기 기판 적재 장치(10)의 위치 및 상기 오프너(120)와 도어(12)의 결합에 따라 이송유닛(310), 공압 조절기(320) 및 진공압 생성기(330)의 작동을 제어하는 제어유닛(340)을 포함한다. 특히, 상기 제어유닛(340)은 상기 안전 센서(400)와 연결되어 상기 안전센서(400)에 의해 검출된 이송 정지신호(transfer interrupt signal)에 따라 상기 이동용 평판(220) 및 상기 오프너(120)의 이동을 억제할 수 있다.
예를 들면, 상기 이송유닛(310)은 상기 기판 적재 장치(10)의 도어(12)와 상기 오프너(120)가 결합하도록 상기 이동용 평판(220)을 이송시키는 제1 이송기(311) 및 상기 수직 프레임(10)의 길이방향을 따라 상기 오프너(120)를 이송시켜 상기 도어(12)를 선택적으로 개폐하는 제2 이송기(312)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 적재 장치(10)에 포함된 기판들의 위치를 확인하기 위한 맵핑 유닛(mapping unit, 미도시)을 구동하기 위한 제3 이송기(313)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 이송기(311)는 상기 이동용 평판(220)을 상기 지지용 평판(210)의 상면을 따라 수평방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 상기 이동용 평판(220)은 상기 수직 프레임(100)으로 접근하는 제1 방향과 상기 수직 프레임으로부터 멀어지는 제2 방향으로 이동할 수 있다. 한편, 상기 제2 이송기(312)는 상기 오프너(120)와 연결된 상기 사이드 바를 상기 전방 측벽(110)의 길이방향을 따라 수직하게 이동시킨다.
즉, 상기 기판 적재장치(10)는 제1 이송기(311)에 의해 수평방향으로 이송되어 상기 오프너(120)와 결합되거나 분리될 수 있으며, 상기 오프너(120)는 상기 제2 이송기(312)에 의해 수직방향으로 이송되어 상기 전방 측벽(110)의 개구(111)를 막거나 개방할 수 있다.
제1 내지 제3 이송기(311, 312, 313)를 포함하는 상기 이송유닛(310)은 압축공기(compressed air)를 이용하여 선형이동(linear motion)을 생성하는 공압 작동기(pneumatic actuator)에 의해 구동될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 상기 이동용 평판을 이송하는 제1 이송기를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 이송기(311)는 압축공기를 이용하여 선형운동을 생성하는 공압 작동기(311a) 및 상기 공압 작동기(311a)에 의해 생성된 선형운동을 상기 이동용 평판(220)으로 전달하는 전송 매개물(motion transfer, 311b)을 포함한다. 상기 전송 매개물(311b)은 상기 이동용 평판(220)의 배면과 접촉하여 전송매개물(311b)의 이동에 따라 상기 이동용 평판(220)은 이송된다.
예를 들면, 상기 공압 작동기(311a)는 상기 압축 공기가 출입하는 내부공간을 갖는 실린더(3111a), 상기 실린더(3111a)의 내부에 배치되어 상기 압축공기에 의해 상기 실린더(3111a)를 따라 이동하는 피스톤(3112a) 및 상기 피스톤(3112a)의 일측면에 상기 실린더(3111a)의 외부로 연장하도록 연결된 피스톤 로드(3113a)를 구비한다. 본 실시예의 경우, 상기 공압 작동기(311a)는 상기 피스톤(3112a)에 의해 상기 내부공간이 제1 및 제2 공간(S1, S2)으로 분리되고 상기 제1 및 제2 공간(S1, S2)으로 상기 압축공기가 각각 개별적으로 공급되고 배출되는 복동 실린더 구조(double-acting cylinder structure)를 갖는다. 그러나, 이는 예시적이며 상기 로드 포트 모듈(1000)의 구동특성에 따라 단동 실린더 구조도 이용될 수 있음은 자명하다.
제1 공급구(in1)를 통하여 압축공기가 제1 공간(S1)으로 공급되면, 상기 피스톤(3112a)은 제1 방향(①)으로 이동하게 되고 제2 공간(S2)의 공기는 제2 배출구(out2)를 통하여 외부로 배출된다. 이와 달리, 제2 공급구(in2)를 통하여 압축공기가 제2 공간(S2)으로 공급되면, 상기 피스톤(3112a)은 제2 방향(②)으로 이동하게 되고 제1 공간(S1)의 공기는 제1 배출구(out1)를 통하여 외부로 배출된다. 이때, 압축공기 공급원으로부터 공급되는 압축공기는 공급 제어밸브(Vin)에 제1 공간(S1) 또는 제2 공간(S2)으로 선택적으로 공급되고, 상기 실린더(3111a)로부터 배출되는 공기는 제1 및 제2 배출 제어밸브(Vout1, Vout2)에 의해 상기 공급 제어밸브(Vin)와 연동되도록 제어되어 상기 압축공기의 공급방향에 따라 선택적으로 단속된다. 예를 들면, 상기 공급 제어밸브(Vin)와 제1 및 제2 배출 제어밸브(Vout1, Vout2)는 전기신호에 따라 선택적으로 유량을 개폐할 수 있는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
상기 피스톤(3112a)의 일측에 고정되는 피스톤 로드(3113a)는 상기 피스톤(3112a의)의 선형이동에 연동하여 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 선형적으로 이동한다. 피스톤 로드(3113a)의 단부는 상기 이동용 평판(220)과 접촉하는 상기 전송 매개물(311b)이 연결된다. 이에 따라, 상기 피스톤 로드(3113a)의 선형이동은 전송 매개물(311b)을 경유하여 상기 이동용 평판(220)으로 전달된다. 본 실시예의 경우, 상기 피스톤 로드(3113a)의 단부에는 구동용 랙(driving rack)이 형성되고 상기 전송 매개물(311b)은 상기 랙에 대응하는 피니언(pinion)을 포함한다. 또한, 상기 이동용 평판(220)의 배면에는 상기 피니언에 대응하는 피동용 랙(driven rack)을 포함한다. 이에 따라, 상기 공압 작동기(311a)는 랙과 피니언의 상호작용에 의해 상기 이동용 평판(220)을 이송시킨다. 그러나, 랙과 피니언뿐만 아니라 다양한 전동수단(power transmitting mechanism)을 이용하여 상기 이동용 평판을 이동시킬 수 있음은 자명하다.
본 실시예의 경우, 상기 제2 및 제3 이송기(312,313)는 상기 피스톤 로드(311b)의 이동방향이 수평방향이 아니라 상기 전방 측벽(110)의 길이방향을 따른 수직방향이라는 점을 제외하고는 제1 이송기(311)와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 상기 제2 및 제3 이송기(312, 313)에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다. 그러나, 제2 및 제3 이송기(312,313)는 상기 로드 포트 모듈(1000)의 구성과 사용 환경에 따라 제1 이송기(311)와 상이한 구조를 갖도록 구성할 수 있음은 자명하다.
상기 공압 조절기(320)는 상기 제1 내지 제3 이송기(311,312,313)로 압축공기를 공급하고 상기 각 이송기로부터 배출되는 압축공기를 상기 챔버 하우징(301)의 외부로 배출한다. 외부의 공기 공급원(air source, 미도시)으로부터 공급배관(321)을 따라 공급된 공기는 상기 공압 조절기(320)에서 적절한 압력으로 조절되어 상기 제1 내지 제3 이송기(311,312,313)로 공급된다. 또한, 상기 각 이송기로부터 배출된 공기는 상기 공압 조절기(320)로 통합되어 배출배관(322)을 통하여 상기 챔버 하우징(301)의 외부로 배출된다. 상기 공압 조절기(320)는 공급된 공기의 압력을 상승하기 위한 다양한 승압수단을 구비한다.
본 실시예에서는 상기 공압 조절기(320)와 공압 작동기(311a)에 의해 구동되는 이송유닛(310)을 개시하고 있지만, 상기 로드 포트 모듈(1000)의 구동특성과 사용조건에 따라 상기 이송유닛은 유압 조절기(hydraulic pressure regulator)와 유압 작동기(hydraulic actuator)와 같은 다양한 구동수단에 의해 구동될 수 있음은 자명하다.
상기 진공압 생성기(330)는 상기 흡착패드(122)에 진공압을 생성하여 상기 도어(12)를 오프너(120)에 흡착한다. 예를 들면, 상기 진공압 생성기(330)는 흡착패드(122)에 진공압을 인가하는 진공펌프(331)와 상기 진공펌프(331)와 연결되어 공기를 외부로 배출하는 진공라인(vacuum line, 332)을 포함한다.
상기 제어유닛(340)은 상기 이송유닛(310), 공압 조절기(320) 및 진공압 생성기(330)와 연결되어 상기 기판 적재 장치(10)의 위치 및 상기 오프너(120)와 도어(12)의 결합에 따라 이송유닛(310), 공압 조절기(320) 및 진공압 생성기(330)의 작동을 제어한다. 상기 이동용 평판(220)을 오프너(120)를 향하여 이동하는 경우에는 공급 제어밸브(Vin)를 제어하여 상기 제1 공간(S1)으로 압축공기를 공급하고 제2 배출 제어밸브(Vout2)는 개방하고 제1 배출 제어밸브(Vout1)는 폐쇄하여 제2 공간(S2) 내부의 공기가 배출되도록 조절한다. 이와 달리, 상기 이동용 평판(220)을 오프너(120)로부터 이격시키는 경우에는 공급 제어밸브(Vin)를 제어하여 상기 제2 공간(S2)으로 압축공기를 공급하고 제1 배출 제어밸브(Vout1)는 개방하고 제2 배출 제어밸브(Vout2)는 폐쇄하여 제1 공간(S1) 내부의 공기가 배출되도록 조절한다.
상기 도어(12)와 오프너(120)가 안전하게 결합(docking)되고 결합신호(docking signal)가 수신되면, 상기 제어유닛(340)은 제2 이송기(312)를 구동하여 상기 도어(12)가 결합된 오프너(120)를 전방 측벽(110)의 하부로 이동시킨다. 이에 따라, 상기 기판 적재 장치(10)로부터 도어(12)를 분리하여 기판 적재 장치(10)를 개방한다.
특히, 상기 제어유닛(340)은 상기 안전 센서(400)와 연결되어 상기 안전센서(400)에 의해 검출된 이송 정지신호(transfer interrupt signal)에 따라 상기 이동용 평판(220) 및 상기 오프너(120)의 이동을 억제할 수 있다.
상기 스테이지(200)의 상부에는 상기 이송유닛(310)의 이송환경을 감시하는 안전 센서(safety sensor, 400)가 위치한다. 상기 스테이지(200)의 상부에는 상기 기판 적재 장치(10)와 로드 포트 모듈(1000)의 위치를 확인하기 위한 다양한 센서가 배치된다. 예를 들면, 상기 기판 적재장치(10)가 상기 이동용 평판(220)의 정확한 탑재여부를 알려주는 검출 및 위치 센서(presence and placement sensor)나 상기 래치키(121) 및 흡착패드(122)와 도어(12)의 결합여부를 알려주는 도킹 센서(docking sensor) 등이 배치될 수 있다. 상기 센서들에 의한 검출정보는 상기 표시장치(130)에 의해 외부로 표시된다. 특히, 상기 고정용 평판(210)의 상면에는 상기 안전센서(400)가 부가적으로 배치되어 상기 이송유닛(310)의 구동 전에 상기 스테이지(200)의 환경을 검출하여 이동용 평판(220)의 이송을 선택적으로 제어한다.
본 실시예의 경우, 상기 안전센서(400)는 광신호의 전송여부에 따라 상기 이송유닛(310)에 대한 구동정지 신호를 생성하는 광학 센서(optical sensor)를 포함한다.
한편, 상기 안전센서(400)의 주변에는 상기 안전 센서(400)로부터 이물질을 제거하여 상기 안전 센서(400)의 오작동을 방지하는 안전 센서 정화기(safety unit cleaner, 500)가 배치된다.
상기 스테이지(200)의 상부에 이물질이 위치하는 것과 같이 상기 로드 포트 모듈(1000)의 정상동작을 방해하는 이송정지 환경이 형성되는 경우 상기 안전센서(400)는 이송 정지신호를 생성하여 제어유닛(340)으로 전송한다. 이에 따라, 상기 이송유닛(300)의 동작은 정지되고 상기 이송정지 환경이 정상 이송환경으로 전환될 때까지 대기상태를 유지하게 된다.
상기 안전센서 정화기(500)는 상기 이동용 평판(220)의 구동초기에 작동되어 상기 안전센서(400)의 주변부에 배치되어 이송 정지신호를 생성하는 정지신호 생성인자를 제거한다. 예를 들면, 상기 기판 적재장치(10)와 상기 이동용 평판(220)의 탑재과정에서 발생한 이물질이 상기 안전센서(400)의 주변부에 분포하는 경우, 상기 안전센서 정화기(500)에 의해 상기 이동용 평판(220)의 구동과 동시에 제거됨으로써 상기 이물질로 인한 이송 정지신호의 발생을 차단할 수 있다. 이에 따라, 기판 적재 장치(10)의 탑재과정에서 발생한 이물질이나 파티클에 의해 상기 로드 포트 모듈(1000)의 구동이 자동으로 정지되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 안전센서(400)는 광신호의 전송여부에 따라 상기 이송유닛(310)에 대한 이송 정지신호를 생성하는 광학센서를 포함하고, 상기 안전센서 정화기(500)는 상기 공압 작동기(311a)로부터 배출되는 상기 압축공기를 상기 안전센서 정화기(500)로 안내하는 안내 튜브(510) 및 상기 안내 튜브(510)의 단부에 배치되어 상기 안전센서(400)로 상기 압축공기를 분사하는 분사노즐(520)을 포함한다.
예를 들면, 상기 안전센서(400)는 상기 이동용 평판(220)의 제1 측부(220A)에 대응하는 상기 지지용 평판(210) 상에 배치되어 제1 광신호(OS1)를 생성하는 제1 발광부(401), 상기 제1 측부(220A)에 대응하는 상기 이동용 평판(220)의 제2 측부(220B)에 대응하는 상기 지지용 평판(210) 상에 배치되어 제2 광신호(OS2)를 생성하는 제2 발광부(402), 상기 제1 발광부(401)와 대응하도록 상기 수직 프레임(100) 상에 배치되어 상기 제1 광신호(OS1)가 직접 도달하는 수광부(403) 및 상기 제2 발광부(402) 및 상기 수광부(403)와 대응하도록 상기 수직 프레임(100) 상에 배치되어 상기 제2 광신호(OS2)를 상기 수광부(403)로 반사하는 반사경(404)을 구비하는 페리미터 센서(perimeter sensor)를 포함한다.
제1 및 제2 발광부(401,402)는 상기 이동용 평판(220)의 폭 방향을 따라 서로 대칭적으로 배치되도록 상기 이동용 평판(220)의 제1 및 제2 측부(220A, 220B)의 외곽에 각각 위치한다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 측부(220A, 220B)에서의 이송환경을 개별적으로 감시할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 및 제2 발광부(401,402)는 제1 및 제2 광신호(OS1,OS2)가 상기 수광부(403)에 수신되는 상태를 정상상태로 인식하고 제1 및 제2 광신호(OS1,OS2) 중의 어느 하나가 수신되지 않으면 이상상태로 검출한다. 상기 수광부(403)는 내부에 광신호 제어기(미도시)를 구비하여 정상상태와 이상상태에 따른 제어신호를 상기 제어유닛(340)으로 전송한다.
따라서, 상기 제1 및 제2 광신호(OS1,OS2)가 수광부(403)에 수신되는 경우에는 상기 이송유닛(310)이 동작상태를 유지하지만, 수신되지 않는 경우에는 상기 이송유닛(310)의 동작을 정지시킨다. 이에 따라, 상기 안전센서(400)에 의해 이상상태가 검출되고 이송 정지신호가 생성되는 경우 상기 로드 포트 모듈(1000)의 동작은 일시적으로 정지된다.
일실시예로서, 상기 안전센서 정화기(500)는 상기 공압 작동기(311a)로부터 배출되는 압축공기를 안내하는 안내 튜브(510) 및 상기 안내 튜브(510)의 단부에 배치되어 상기 안전센서(400)로 압축공기를 분사하는 분사노즐(520)을 포함한다.
예를 들면, 상기 분사노즐(520)은 상기 제1 발광부(401) 및 제2 발광부(402)를 향하여 상기 압축공기를 분사하는 제1 및 제2 하부노즐(521,522)을 포함한다. 상기 제1 하부 노즐(521)은 상기 제1 발광부(401)와 인접하게 배치되어 제1 발광부(401)를 향하여 압축공기를 분사하여 제1 발광부(401)의 주변부에 분포하는 파티클이나 이물질과 같은 이송 정지신호 생성인자를 제거한다. 이에 따라, 상기 제1 발광부(401)와 수광부(403) 사이의 광경로가 차단되는 것을 방지함으로써 상기 제1 광신호(OS1)가 수광부(403)로 원활하게 전송되도록 한다.
마찬가지로, 상기 제2 하부 노즐(522)은 상기 제2 발광부(402)와 인접하게 배치되어 제2 발광부(402)를 향하여 압축공기를 분사하여 제2 발광부(402)의 주변부에 분포하는 파티클이나 이물질과 같은 이송 정지신호 생성인자를 제거한다. 이에 따라, 상기 제2 발광부(402)와 반사경(404) 사이의 광경로가 차단되는 것을 방지함으로써 상기 제2 광신호(OS2)가 반사경(404)으로 원활하게 전송되도록 한다.
이에 따라, 상기 파티클이나 이물질에 의해 이송정지 신호가 생성되는 것을 차단함으로써 상기 스테이지(200) 상에 분포하는 파티클이나 이물질에 의해 상기 로드 포트 모듈(1000)이 구동이 정지되는 것을 줄일 수 있다.
이때, 상기 압축공기는 상기 안내튜브(510)를 통하여 상기 이송유닛(310)으로부터 분사노즐(520)로 공급된다. 안내튜브(510)는 압축공기가 배출되는 공압 조절기(320)과 상기 지지용 평판(210) 상에 배치된 상기 분사노즐(520)을 연결하는 유연성 케이블을 포함한다.
도 6은 도 3에 도시된 안전센서 정화기의 안내 튜브를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 안내 튜브(510)는 상기 공압 조절기(320)의 배출배관(322)과 연결된 연결부(connector, 511), 상기 연결부(501)에 연결되어 상기 공압 조절기(320)로부터 배출되는 압축공기를 상기 스테이지(200) 쪽으로 유도하는 튜브 몸체(512) 및 상기 몸체 튜브(512)로부터 상기 제1 및 제2 발광부(401,402)를 향하여 분기하는 제1 및 제2 분기 튜브(513,514)를 포함한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 분기튜브(513,514)는 상기 제1 및 제2 하부 노즐(521,522)과 연결된다.
특히, 상기 연결부(511)는 T형 조인트(T-type joint)를 구비하여 상기 압축공기를 상기 이동용 평판(220)의 제1 측부(220A) 및 제2 측부(220B)로 각각 안내할 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 T-형 조인트 및 상기 유연성 케이블은 6mm 직경을 갖고 상기 압축공기는 약 0.45MPa의 압력으로 상기 배출배관(322)으로부터 배출된다.
상기 제1 및 제2 하부 노즐(521,522)은 상기 제1 및 제2 발광부(401,402) 주위의 지지용 기판 상면으로 압축공기를 분사할 수 있도록 배치된다. 본 실시예의 경우, 상기 공압 조절기(320)는 상기 스테이지(200)의 하부에 배치되고 상기 제1 및 제2 하부 노즐(521,522)은 상기 지지용 평판(210) 상에 배치되므로 상기 몸체 튜브(512)는 상기 챔버 하우징(301)의 내측벽을 따라 상방으로 연장되도록 배치된다.
선택적으로, 상기 분사노즐(520)은 상기 수광부(403)를 향하여 압축공기를 분사하는 제1 상부노즐(523) 및 상기 반사경(404)을 향하여 압축공기를 분사하는 제2 상부노즐(524)을 더 포함할 수 있다.
상기 수광부(403) 및 반사경(404)이 파티클이나 이물질에 의해 덮여진 경우에도 상기 제1 및 제2 광신호(OS1,OS2)는 상기 수광부(403)에 전송되지 않아 이송 정지신호가 생성될 수 있다. 상기 제1 상부 및 제2 상부 노즐(523, 524)은 수광부 및 반사경 주위의 파티클이나 이물질을 제거하여 상기 제1 및 제2 광신호(OS1,OS2)의 전송을 원활하게 유지할 수 있다.
이때, 상기 안내튜브(510)는 상기 몸체 튜브(512))로부터 분기되어 상기 제1 및 제2 상부 노즐(523,524)과 각각 연결되는 제3 및 제4 분기 튜브(515,516)를 포함한다. 제3 분기 튜브(515)는 상기 몸체 튜브(512) 및 제1 분기튜브(513)와 연결되고 상기 전방 측벽(110)의 제1 측부에 배치되어 제1 상부 노즐(523)로 압축공기를 안내하고, 제4 분기 튜브(516)는 상기 몸체 튜브(512) 및 제2 분기튜브(514)와 연결되고 상기 전방 측벽(110)의 제2 측부에 배치되어 제2 상부 노즐(524)로 압축공기를 안내한다.
상기 안전센서 정화기(500)로 공급되는 압축공기는 상기 이송유닛(310)의 구동 시에 배출되므로, 상기 이송유닛(310)의 구동과 동시에 상기 분사노즐(520)을 통하여 안전센서(400)로 압축공기가 분사된다. 이에 따라, 상기 안전센서(400)의 상부 또는 주변부에 분포하는 이물질이나 파티클을 자동으로 제거할 수 있다. 따라서, 스테이지(200)나 상기 개구부(111)에 분포하는 이물질이나 파티클에 의해 상기 로드 포트 모듈(1000)의 구동이 정지되는 것을 최소화함으로써 구동효율을 높일 수 있다.
본 실시예에서는 안전센서로서 이동형 평판(220)의 주변부에 배치되는 광학 페리미터 센서에 대하여 자동으로 이물질을 제거하는 안전센서 정화기를 개시하고 있지만, 상기 스테이지 및/또는 상기 수직 프레임의 전방 측벽(110) 의 다양한 위치에 배치되더라도 광신호를 이용하여 이송환경을 검사한다면 상기 안전센서 정화기를 이용하여 상기 센서 주변부의 이물질이나 파티클을 자동으로 제거할 수 있음은 자명하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 로드 포트 모듈에 의하면, 이송유닛으로부터 배출되는 압축공기를 이용하여 스테이지 상면에 배치된 안전센서 주변부의 파티클이나 이물질을 자동으로 제거할 수 있다. 이에 따라, 스테이지 상부의 파티클이나 이물질로 인한 로드 포트 모듈의 구동정지를 최소화하고 구동효율을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 로드 포트 모듈을 구비하는 공정설비를 나타내는 구성도이다. 본 실시예에서는 예시적으로 반도체 소자 제조설비를 나타내고 있지만, 액정표시장치용 유리기판을 가공하기 위한 설비와 같이 로드 포트 모듈을 구비하는 다양한 공정설비를 포함할 수 있음은 자명하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 공정설비(2000)는 풉(FOUP)과 같은 기판 적재 장치(10)가 탑재된 로드 포트 모듈(1000), 기판을 가공하는 공정챔버(1400) 및 로드 포트 모듈(1000)과 공정챔버(1400) 사이에 배치되어 기판 적재 장치(10)로부터 기판을 반출하여 공정챔버(1400)로 로딩하는 인터페이스 모듈(interface module, 1200)을 포함한다.
공정대상 기판은 기판 적재 장치(10)의 내부에 다수 적재되고 기판 적재 장치는 OHT(overhead transfer), OHC(overhead conveyer) 또는 AGV(automatic guided vehicle)와 같은 적재 장치 이송수단에 의해 상기 로드 포트 모듈(1000)에 탑재된다. 탑재된 기판 적재 장치(10)는 로드 포트 모듈의 상면을 따라 이송되어 오프너(120)와 결합된다.
상기 로드 포트 모듈(1000)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 로드 포트 모듈과 동일한 구성을 가지므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
상기 기판 적재 장치(10)는 이동용 평판(220)에 의해 이동되어 도어(12)와 상기 수직 프레임(100)의 오프너(120)에 결합한다. 이때, 상기 이동용 평판(220)은 압축공기를 이용하는 공압 작동기(311a)에 의해 구동되고 상기 공압 작동기(311a)로부터 배출되는 압축공기는 상기 안전센서 정화기(500)에 의해 분사되어 상기 스테이지(200)의 상면에 구비된 안전센서(400)로부터 이물질이나 파티클을 제거한다. 따라서, 상기 이동용 평판(220)의 이송과 동시에 상기 안전센서(400)로 압축공기를 분사하여 이물질을 제거함으로써 상기 기판 적재 장치(10)가 상기 스테이지(200)로 탑재되는 동안 발생한 파티클이나 이물질에 의해 로드 포트 모듈(1000)의 구동이 정지되는 것을 방지할 수 있다.
기판 적재 장치(10)의 도어(12)와 수직 프레임(120)의 오프너가 결합되면, 상기 제2 이송기(312)를 따라 구동되는 사이드 바에 의해 상기 오프너(120)는 전방 측벽(110)의 길이방향을 따라 하부로 이동한다. 이에 따라, 상기 기판 적재 장치(10)는 상기 인터페이스 모듈(1200)의 내부로 개방된다.
상기 인터페이스 모듈(1200)은 상기 수직 프레임(100)의 전방 측벽(110)과 대응하고 상기 공정 챔버(1400)와 경계면에 배치되는 후방 측벽(1210) 및 상기 전방 측벽(110)과 후방 측벽(1210) 사이의 공간에 배치되어 개방된 상기 기판 적재장치(10)로부터 기판을 반출하여 공정챔버(1400)로 공급하는 기판 적출기(substrate extractor, 1240)를 구비한다.
상기 기판 적출기(1240)는 로봇 암과 같은 자동 적출기와 상기 자동 적출기를 제어하는 제어부(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 공정챔버(1400)의 공정처리 능력에 따라 다수의 기판을 공급할 수 있도록 상기 기판 적출기(1240)는 다수 배치될 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 개구(111)와 인접한 상기 전방 측벽(110)에는 기판 적재장치(10)에 포함된 기판의 위치를 확인하기 위한 맵핑 센서(미도시)가 더 배치될 수 있다.
인터페이스 모듈(1200)의 상부에는 내부의 이물질이나 파티클을 제거하여 일정한 청정도를 유지하기 위한 공기 순환기가 배치된다. 예를 들면, 인터페이스 모듈(1200)의 상부 공간에 필터(1220)에 의해 한정되는 송풍 영역을 형성하고 상기 송풍영역의 내부에 팬(1230)을 배치하여 인터페이스 모듈의 상부에서 하부로 공기를 유동시킨다. 공급되는 공기는 상기 필터(1220)에 의해 여과되어 기판 적출기(1240)가 배치된 이송공간으로 공급되고 인터페이스 모듈(1200)의 하부에 배치된 배기구(미도시)를 통하여 배출된다. 이때, 인터페이스 모듈(1200) 내부의 파티클이나 불순물은 공기와 외부로 배출된다.
상기 기판 적출기(1240)에 의해 적출된 기판은 상기 후방측벽(1210)을 관통하여 공정챔버(1400)로 공급되어 소정의 공정이 수행된다.
본 발명의 일실시예에 의한 공정설비는 로드 포트 모듈(1000)에 탑재된 기판 적재장치(10)와 인터페이스 모듈(1200)이 결합하는 경우, 기판 적재 장치(10)가 이송되는 동안 자동으로 로드 포트 모듈(1000)의 스테이지(200) 상부에 배치된 안전센서(400)의 이물질이나 파티클을 제거할 수 있다. 이에 따라, 스테이지(200) 상에 분포하는 이물질에 의해 상기 기판 적재 장치(10)와 인터페이스 모듈(1200)의 결합이 중단되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 기판 적재장치(10)가 로드 포트 모듈(1000)에 탑재되는 과정에서 발생되는 파티클이 스테이지(200)의 상면에 분포하더라도, 이송유닛(310)이 구동되는 동안 자동으로 상기 파티클을 제거할 수 있으므로 상기 파티클에 의한 상기 기판 적재 장치(10)의 구동이 중단되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 공정설비의 가동효율을 높일 수 있다.
기판의 로딩방법
도 8은 도 1 내지 도 3에 도시된 로드 포트 모듈을 이용하여 도 7에 도시된 공정설비에 공정대상 기판을 로딩하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 오프너(120)를 구비하는 수직 프레임(100)의 측면으로부터 외측으로 연장된 지지용 평판(210) 상에 이동가능하게 배치된 이동용 평판(220)의 상면에 가공대상 기판이 적재된 기판 적재 장치(10)를 탑재한다(S100).
공정대상 기판은 풉과 같은 기판 적재 장치(10)의 내부에 적재되고 기판이 적재된 기판 적재장치(10)는 OHT(overhead transfer), OHC(overhead conveyer) 또는 AGV(automatic guided vehicle)와 같은 적재 장치 이송수단에 의해 예정된 공정이 수행되는 공정챔버와 인접하는 로드 포트 모듈(1000)에 탑재된다.
예를 들면, 반도체 제조공정과 같이 일련의 공정이 순차적으로 수행되는 경우 어느 한 공정이 완료되면 기판은 기판 적재장치(10)의 내부로 적재되고 그 다음 공정이 수행되는 공정챔버로 로딩하기 위해 이송된다. 이에 따라, 상기 적재장치 이송수단은 공정이 완료된 공정챔버와 인접한 로드 포트 모듈에 탑재된 기판 적재 장치를 그 다음 공정을 위한 공정챔버와 인접한 로드 포트 모듈로 이동시켜 탑재한다. 이때, 상기 기판 적재장치(10)와 상기 로드 포트 모듈(1000)의 이동용 평판(220)의 접촉에 의해 상기 지지용 평판(210)의 상면에 파티클이나 이물질이 분포한다.
이어서, 상기 지지용 평판(210)의 상면에서 상기 수직 프레임(100)을 향하여 상기 이동용 평판(220)을 이동시켜 상기 기판 적재 장치(10)의 도어(12)와 상기 오프너(120)를 결합하고 상기 지지용 평판(210)의 상부에 배치되어 정상구동 조건을 검출하는 안전 센서(400)로부터 상기 이물질이나 파티클을 제거한다(단계 S200).
이동용 평판(220)의 정확한 위치에 상기 기판 적재장치(10)가 탑재되면 공압 작동기에 의해 구동되는 이송유닛(310)을 구동하여 상기 기판 적재장치(10)를 오프너(120)가 구비된 상기 수직 프레임(100) 방향으로 이동시킨다. 이때, 상기 공압 작동기는 압축공기를 이용하는 복동식 공압 실린더를 포함하여 상기 기판 적재장치(10)가 오프너(120)를 향하여 이동하는 경우 압축공기를 배출한다.
상기 공압 작동기(311a)로부터 배출되는 압축공기는 상기 안전센서 정화기(500)의 안내 튜브(510)에 의해 상기 지지용 평판(210)의 상부로 안내되고 분사노즐(520)을 통하여 상기 안전센서(400)로 분사된다. 즉, 상기 이동용 평판(220)이 구동을 시작하면 이와 동시에 상기 안전 센서(400)로부터 이물질도 제거된다. 따라서, 상기 안전 센서(400)의 상부 또는 주변부에 분포된 이물질이나 파티클은 상기 이동용 평판(220)이 이동하면서 배출되는 압축공기에 의해 자동으로 제거되므로 상기 이물질이나 파티클에 의해 기판 적재 장치(10)의 이송이 정지되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 안전센서는 광신호의 전송여부에 따라 이송유닛(310)에 대한 이송정지 신호를 생성하는 광학센서를 포함한다. 구체적으로, 상기 안전유닛(400)은 상기 이동용 평판(220)의 제1 측부(220A)에 대응하는 상기 지지용 평판(210) 상에 배치되어 제1 광신호(OS1)를 생성하는 제1 발광부(401), 상기 이동용 평판(220)의 제2 측부(220B)에 대응하는 상기 지지용 평판(210) 상에 배치되어 제2 광신호(OS2)를 생성하는 제2 발광부(402), 상기 제1 발광부(401)와 대응하도록 상기 수직 프레임(100) 상에 배치되어 상기 제1 광신호(OS1)가 직접 도달하는 수광부(403) 및 상기 제2 발광부(402) 및 상기 수광부(403)와 대응하도록 상기 수직 프레임(100) 상에 배치되어 상기 제2 광신호(OS2)를 상기 수광부(403)로 반사하는 반사경(404)을 포함한다.
따라서, 상기 불순물이나 파티클이 상기 제1 및 제2 발광부(401,402) 중의 어느 하나에 위치하여 제1 및 제2 광신호 중의 어느 하나라도 상기 수광부(403)에 도달하지 못하는 경우 상기 안전센서(400)는 상기 이송유닛(310)의 구동정지 신호를 발생시킨다.
그러나, 상기 안전센서 정화기(500)는 상기 이송유닛(310)의 구동시 배출되는 압축공기를 상기 제1 및 제2 발광부(401,402)로 분사함으로써 제1 및 제2 발광부로부터 이물질이나 파티클을 자동으로 제거할 수 있다. 따라서, 상기 파티클이나 이물질에 의해 이송유닛(310)에 대한 구동정지 신호가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 스테이지(200) 상부의 이물질이나 파티클에 의해 상기 기판 적재 장치(10)의 이송이 정지되는 방지할 수 있다.
선택적으로, 상기 안전센서 정화기(500)는 제1 및 제2 발광부(401,402)뿐만 아니라 상기 수광부(403) 및 반사경(404)으로 압축공기를 분사할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 하부 노즐(521,522)을 통하여 제1 및 제2 발광부(401,402)로 압축공기를 분사하고 제1 및 제2 상부노즐(523,524)를 통하여 수광부(403) 및 반사경(404)로 압축공기를 분사할 수 있다. 이에 따라, 상기 수광부(403) 및 반사경(404)과 인접하게 배치된 이물질이나 파티클에 의해 상기 제1 및 제2 광신호(OS1,OS2)의 전송 불량을 방지할 수 있다.
이어서, 상기 도어(12)와 결합된 상기 오프너(120)를 상기 수직 프레임(100)의 길이방향을 따라 이동시켜 상기 기판 적재 장치(10)를 개방한다(단계 S300). 기판 적재장치(10)의 도어(12)와 오프너(120)가 정확하게 결합하면, 결합신호가 상기 제어유닛(340)으로 전송되고 상기 제어유닛(340)은 제2 이송기(312)를 구동하여 상기 오프너(120)를 틸팅 및 하강시킨다. 이에 따라, 상기 도어(12)가 개방되고 기판 적재 장치(10)는 인터페이스 모듈(1200)의 내부를 향하여 개방된다. 상기 인터페이스 모듈(1200)로서 EEFM(equipment front end module)을 이용할 수 있다.
이어서, 상기 기판 적출기(1240)를 이용하여 개방된 상기 기판 적재 장치(10)로부터 상기 기판을 반출한다(단계 S400).
기판 적재 장치(10)의 내부에 적재된 기판의 위치를 맵핑 센서(mapping sensor)에 의해 확인하면 상기 기판 적출기(1240)는 기판 적재장치(10)로부터 기판을 반출한다. 예를 들면, 상기 기판 적출기(1240)는 인터페이스 모듈(1200)의 내부공간에 3축방향의 운동이 가능한 로봇 암을 포함한다.
상기 인터페이스 모듈(1200)의 내부공간으로 반출된 기판은 상기 전방 측벽(110)과 대응하여 배치되는 후방 측벽(1210)과 인접한 공정챔버(1400)로 상기 기판을 로딩된다. 상기 공정챔버(1400)의 내부에서 상기 기판에 대하여 예정된 공정이 수행된다.
예정된 공정이 완료되면 상기 기판은 다시 기판 적재장치(10)로 적재된다. 기판 적재장치(10)에 모든 기판이 적재되면, 상기 오프너(120)는 다시 상승하고 기판 적재장치(10)의 내부는 도어(12)에 의해 밀폐된다. 이어서, 상기 기판 적재장치(10)는 상기 오프너(120)와 이격되도록 이송되어 원래의 탑재위치로 복귀한다.
이때, 상기 기판 적재장치(10)의 복귀도 공압 작동기(311a)에 의해 구동되는 상기 이송유닛(310)에 수행된다. 따라서, 상기 기판 적재장치(10)가 탑재위치로 복귀하도록 이송되는 경우에도 공압 작동기의 구동과 함께 배출되는 압축공기에 의해 안전센서(400) 주위의 이물질이나 파티클은 자동으로 제거될 수 있다. 이에 따라, 이물질이나 파티클에 의한 기판 적재장치(10)의 이송 정지를 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 로드 포트 모듈 및 이를 구비하는 공정설비에 의하면, 로드 포트 모듈(1000)에 탑재된 기판 적재장치(10)와 인터페이스 모듈(1200)이 결합하거나 분리되는 경우, 기판 적재 장치(10)가 이송되는 동안 자동으로 로드 포트 모듈(1000)의 스테이지(200) 상부에 배치된 안전센서(400)의 이물질이나 파티클을 제거할 수 있다.
이에 따라, 스테이지(200) 상에 분포하는 이물질에 의해 상기 기판 적재 장치(10)와 인터페이스 모듈(1200)의 결합이나 분리가 중단되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 기판 적재장치(10)가 로드 포트 모듈(1000)에 탑재되는 과정에서 발생되는 파티클이 스테이지(200)의 상면에 분포하더라도, 이송유닛(310)이 구동되는 동안 자동으로 상기 파티클을 제거할 수 있으므로 상기 파티클에 의한 상기 기판 적재 장치(10)의 구동이 중단되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 공정설비의 가동효율을 높일 수 있다.
본 발명은 반도체 소자나 액정표시장치와 같이 집적회로 소자를 제조하는 제조업이나 소스물질을 이용한 화학반응에 의해 일정한 공정을 수행하는 화학공정을 포함하여 산업 전반에 걸쳐 널리 유용하게 채택되어 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 가공대상 기판이 적재된 기판 적재장치의 도어를 개방하는 오프너를 구비하는 수직 프레임;
    상기 수직 프레임의 측면으로부터 외측으로 연장되는 지지용 평판 및 상기 지지용 평판 상에 이동가능하게 배치되고 상면에 상기 기판 적재장치가 탑재되는 이동용 평판(moving plate)을 구비하는 스테이지;
    상기 스테이지의 하부에 배치되어 상기 기판 적재 장치가 배치된 상기 이동용 평판 및 상기 오프너를 이동시키는 이송유닛을 구비하는 구동부;
    상기 스테이지의 상부에 배치되어 상기 이송유닛의 이송환경을 감시하는 안전 센서(safety sensor); 및
    상기 이송유닛과 연결되어 상기 이동용 평판의 이동시 자동으로 상기 안전 센서로부터 이물질을 제거하여 상기 안전 센서의 오작동을 방지하는 안전 센서 정화기(safety unit cleaner)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안전 센서는 광신호의 전송여부에 따라 상기 이송유닛에 대한 이송정지 신호를 생성하는 광학 센서(optical sensor)를 포함하고, 상기 이송유닛은 압축공기(compressed air)에 의해 선형 이동하는 공압 작동기(pneumatic actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 안전 센서 정화기는 상기 공압 작동기로부터 배출되는 상기 압축공기를 안내하는 안내 튜브 및 상기 안내 튜브의 단부에 배치되어 상기 안전센서로 상기 압축공기를 분사하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광학 센서는 상기 이동용 평판의 제1 측부에 대응하는 상기 지지용 평판 상에 배치되어 제1 광신호를 생성하는 제1 발광부, 상기 제1 측부에 대응하는 상기 이동용 평판의 제2 측부에 대응하는 상기 지지용 평판 상에 배치되어 제2 광신호를 생성하는 제2 발광부, 상기 제1 발광부와 대응하도록 상기 수직 프레임 상에 배치되어 상기 제1 광신호가 직접 도달하는 수광부 및 상기 제2 발광부 및 상기 수광부와 대응하도록 상기 수직 프레임 상에 배치되어 상기 제2 광신호를 상기 수광부로 반사하는 반사경을 포함하고, 상기 분사노즐은 상기 제1 발광부 및 제2 발광부를 향하여 상기 압축공기를 분사하는 제1 및 제2 하부노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 공압 작동기는 상기 압축공기가 출입하는 내부공간을 갖는 실린더, 상기 실린더의 내부에 배치되어 상기 실린더를 따라 이동하는 피스톤 및 상기 피스톤의 일측면에 상기 실린더의 외부로 연장하도록 연결된 피스톤 로드를 구비하고, 상기 안내튜브는 상기 실린더와 연결되어 상기 내부공간으로부터 배출되는 압축공기가 유동하는 몸체튜브, 상기 몸체튜브로부터 분기되어 상기 제1 및 제2 하부 노즐과 각각 연결되는 제1 및 제2 분기튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분사노즐은 상기 수광부를 향하여 상기 압축공기를 분사하는 제1 상부 노즐 및 상기 반사경을 향하여 상기 압축공기를 분사하는 제2 상부노즐을 포함하고, 상기 안내튜브는 상기 몸체튜브로부터 분기되어 상기 제1 및 제2 상부 노즐과 각각 연결되는 제3 및 제4 분기튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  7. 제5항에 있어서, 상기 공압 작동기는 상기 피스톤에 의해 상기 내부공간이 제1 및 제2 공간으로 분리되고 상기 제1 및 제2 공간으로 상기 압축공기가 각각 개별적으로 공급되고 배출되는 복동 실린더 구조(double-acting cylinder structure)를 갖는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 구동부는 상기 제1 및 제2 공간으로 상기 압축공기를 선택적으로 공급하는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드 포트 모듈.
  9. 오프너를 구비하는 수직 프레임의 측면으로부터 외측으로 연장된 지지용 평판 상에 이동가능하게 배치된 이동용 평판의 상면에 가공대상 기판이 적재된 기판 적재 장치를 탑재시키는 단계; 및
    상기 지지용 평판의 상면에서 상기 수직 프레임을 향하여 상기 이동용 평판을 이동시켜 상기 기판 적재 장치의 도어와 상기 오프너를 결합하고 상기 지지용 평판의 상부에 배치되어 정상구동 조건을 검출하는 안전 센서로부터 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 로딩 방법.
  10. 제19항에 있어서, 상기 안전 센서로부터 이물질을 제거하는 단계 및 상기 이동용 평판을 이동시키는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 로딩 방법.
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